Кіріспе

Америкалық биосинтетикалық химик Питер Г. Шульц (23 маусым 1956 жылы туған) – американдық химик. Ол Scripps Research Institute институтының бас директоры және профессоры, GNF негізін қалаушы және бұрынғы директоры, сондай-ақ 2012 жылы құрылған Калифорния биомедициналық зерттеулер институтының (Calibr) құрылтайшы директоры. 2014 жылдың тамызында Nature Biotechnology журналы Шульцты 2013 жылғы ең үздік трансляциялық зерттеуші деп санды, оны #1 деп атады.

Академиялық мансап

Шульц 1979 жылы Калтехте бакалавр дәрежесін аяқтады және сол жерде докторлық дәрежесін (1984 жылы) Питер Дерванмен бірге жалғастырды. Оның диссертациялық жұмысы 1,1-диазендерді жасау және сипаттау, сондай-ақ ДНК-мен байланысатын/үзіліске ұшырататын селективті полипиррол молекулаларын жасауға бағытталған. Одан кейін ол Берклидегі Калифорния университетінің химия факультетіне өтуге дейін Кристофер Уолшпен бірге Массачусетс технология институтында бір жыл оқыды. 1985 жылы Лоуренс Беркли ұлттық зертханасының жетекші ғылыми қызметкері, ал 1994 жылы Говард Хьюз медицина институтының зерттеушісі болды. 1999 жылы Шульц Скриппс зерттеу институтына көшті және сонымен қатар Novartis Research Foundation (GNF) Геномика институтының алғашқы директоры атанды. Бұл институт Novartis-тің геномдық зерттеулері үшін құрылған, бірақ Шульцтің қызмет ету кезеңінде жаңа дәрілерді табуға бағытталған күш-жігері күшейіп, жоспарланған қызметкерлер саны үш еседен асып (қазіргі уақытта 500-ден астам адам) өсті. 2010 жылдың наурыз айында ол GNF-тен кетіп, коммерциялық емес секторға оралып, 2012 жылдың наурыз айында Калифорния биомедициналық зерттеу институтын (Calibr) құрды. Ол 300-ден астам аспиранттар мен докторанттарды тәрбиеледі, олардың көпшілігі ірі зерттеу университеттерінде оқытушы болып жұмыс істейді. Осы әртүрлі жоғары өнімділік және комбинаторлық тәжірибелік тәсілдерді пайдалана отырып, Шульц жаңа оптикалық, электрондық және катализдік қасиеттері бар материалдарды анықтады; сондай-ақ, қартаю, қатерлі ісік, аутоиммундық аурулар және шешек клеткаларының дифференциациясы мен плюрипотенттілікке қайта мамандану сияқты маңызды биологиялық процестерді басқаратын ақуыздар мен кіші молекулаларды анықтады.

Табиғи емес амин қышқылдары

Шульц прокариоттық және эукариоттық организмдердің генетикалық кодтарына, қалыпты жиырма аминқышқылынан өзге жаңа құрылымдық элементтерді қосу әдісін жасады. Бұл, мутантты аминоацил-тРНК синтетазаларының кітапханаларын тексеру арқылы іске асырылады, олардың арасында ненің-бір кодондық тРНК-ны қажетті табиғи емес аминқышқылымен зарядтайтын мутанттар табылады. Мұндай синтетазаны өндіретін организм, содан кейін генетикалық түрде табиғи емес аминқышқылын белгілі бір белокқа қалыпты жағдайда енгізуге бағдарланады, онда ненің-бір кодон енді осы табиғи емес аминқышқылын кодтайды. Әдетте, табиғи емес аминқышқылының өзі зертханада синтезделіп, организмнің өсу ортасына қосылып, организмге жеткізілуі керек. Табиғи емес аминқышқылы организмнің жасушалық мембранасы арқылы организмнің ішкі ортасына өте алуы тиіс. Жеті жүзден астам табиғи емес аминқышқылдары бактерияларда, ашытқыларда және сүтқоректілердің жасушаларында генетикалық түрде кодталған, оның ішінде фотореактивті, химиялық реактивті, флуоресцентті, спиндік белсенді, сульфатталған, алдын ала фосфорланған және металлмен байланысатын аминқышқылдар бар. Бұл технология химиягерлерге белоктардың қасиеттерін in vitro немесе in vivo зерттеуге және өзгертуге мүмкіндік береді, жаңа, зертханада синтезделген химиялық фрагменттерді кез келген таңдалған белоктың кез келген орнына бағыттап. Батареялық организм базалық көміртек көздерінен жаңа, бұрын табиғи емес аминқышқыл (p-аминфенилаланин) биосинтездейді және осы аминқышқылын өзінің генетикалық кодына қосады. Бұл – автономды 21 аминқышқылынан тұратын организмнің құрылуының алғашқы мысалы.

Табиғи емес генетикалық ақпарат

Шульц тобы жақында хромосомаларында табиғи емес ДНК негіздері бар бактериялар және хромосомалары РНК мен ДНҚ-дан құралған гибридтерді қамтитын бактериялар жасады.

Митохондрияның пайда болуы

Митохондриялардың тыныс алуға (оттегіге тәуелді) қабілетті дербес бактериялардың бұрын тек ашытуға (оттегізсіз зат алмасу) қабілетті жасушалардың ішінде қоныстанып, олармен симбиоздық қарым-қатынас орнату арқылы дамып пайда болды деген дәстүрлі гипотезаның толыққанды мәліметтерін зерттеу мақсатында, Шульц тобы ашытқы жасушаларының ішінде тіршілік ете алатын және ашытқы жасушалары бактериясыз катализдей алмайтын реакцияларды жүзеге асыру арқылы жасушалармен симбиоздық қарым-қатынасты сақтайтын бактериялар жасады. Осы жұмыстың бір мақсаты – ашытқы-бактерия гибридтерін өсіру және бактериялық геномның митохондрияның уақыт өте келе дамыған сияқты, жасушалармен химиялық өзара әрекеттесудің өзара тиімділігін арттыру үшін эволюцияға ұшырайтынын бақылау.

Коммерциялық қызмет

Ол Affymax Research Institute, Symyx Technologies, Syrrx, Kalypsys, Phenomix, Ilypsa, Ambrx және Wildcat Discovery Technologies институттары мен технологиялардың негізін қалаушы.